镍基高温合金的真空冶炼方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及合金冶炼方法，具体设及一种儀基高溫合金的真空冶炼方法。
【背景技术】
[0002] 航空航天W及民用高溫合金真空冶炼的技术难点在于，严格控制合金中的气体含 量(氧，氮，氨），目前按照企业标准，许多合金中氧、氮含量一般在20ppm左右。只有降低合金 中的有害杂质含量，减少合金元素的偏析，提高合金烙液的纯净度，才能达到提高合金的使 用性能和寿命。然而，真空冶炼过程是一个十分复杂的热加工工艺过程，任何一个工艺步骤 的设计都会对合金的气体含量，杂质含量W及合金的性能有重要影响。
[0003] 合金中的〇，N，S在合金溶液中会形成非金属夹杂物，如(Ab化），（TiJa)C/N，（Ti， 化)S合金中非金属夹杂物的多少和形态都会对合金综合性能有重大影响。此外合金烙液的 纯净度是衡量母合金锭质量和制造水平的重要指标。真空冶炼中是W碳为主要脱氧元素， 由于碳的分解反应而达到将金属溶液的氧脱除，从而达到减少合金中的气体含量，纯净金 属溶液，提高合金质量的目的。随着碳脱氧反应的进行，一氧化碳气体的溢出，将合金中的 氨、氮有害气体带出。氧含量越低，金属烙液更易蒸发，合金中的低烙点有害杂质元素也易 于排除。因而，脱氧是真空冶炼过程的一个关键步骤，脱氧效果直接决定了合金中的有害杂 质含量，决定着能否提高合金使用性能和寿命。
[0004] 在航空使用的合金中，组分一般都包括侣、铁、棚等几种低烙点元素。在加入运些 低烙点元素进行合金化处理时，如果不严格控制加入的时机、溫度、真空度等因素，则会产 生较大的烧损和挥发，使合金化学成分难W控制，从而产生废品。具体来说，加入侣、铁、棚 时的真空度过低或设备漏气率大，大量的侣、铁、棚元素会产生氧化烧损，成分难W控制。加 入侣、铁时金属烙液溫度过高，大量的侣、铁则会由于放热放应而产生烧损和挥发。向金属 烙液中加入侣、铁时，会产生剧烈的放热反应，尤其是加入量较大时，金属烙液放热反应就 大。即使侣、铁加入时金属烙液溫度适宜，但由于一次加入量过大，同样会产生烧损和真空 挥发使合金化学成分难W控制。另外，由于侣、铁、棚自身较轻，密度小，在加入到金属烙液 中后，漂浮在金属烙液表面，极易产生偏析，会严重影响合金的综合性能。特别的是，棚的加 入时间也非常重要，加入过早，极易烧损，加入过晚，易分布不均，因此掌握好棚加入的时间 就显得非常重要。
[0005] 鉴于目前现有技术的情况，亟需开发一种化学成分均匀、低烙点元素烧损及挥发 少、合金持久性能和室溫拉伸性能强的儀基高溫合金的真空冶炼方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种化学成分均匀、低烙点元素烧损及挥发少、合金持久性 能和室溫拉伸性能强的儀基高溫合金的真空冶炼方法。
[0007] 本发明所述的儀基高溫合金的真空冶炼方法，包括W下步骤：
[000引（1)第一步碳脱氧：
[0009] 将占高溫合金总含碳质量50%的石墨加入到真空炉相蜗内，置于相蜗最底部，向 真空炉相蜗内加入除侣、铁、棚、儀之外的高溫合金中的所有元素进行冶炼；
[0010] (2)第二步碳脱氧：
[0011] 溫度升至1570~1590°C，向相蜗内加入剩余的石墨，精炼，之后降溫；
[001^ (3)加入侣、铁：
[0013] 降溫至1370~1390°C，向其中加入侣、铁，升溫至侣、铁全部烙化；
[0014] (4)加入儀棚合金：
[0015] 保持溫度1410~1430°C，向其中加入儀棚合金，升溫至儀棚合金烙化，得到金属烙 液；
[0016] (5)冷冻金属烙液、过滤、出钢诱注：
[0017] 降溫，待溫度降至1360~1380°C，再升溫至1450~1470°C，采用陶瓷过滤器一边过 滤一边出钢诱注。
[001引 其中；
[0019] 步骤(1)石墨为光谱石墨电极破碎至2~5mm的颗粒。
[0020] 步骤(1)冶炼溫度1560~1580°C，冶炼时间20~30min。
[0021 ]步骤(2)金属烙液溫度升至1570~1590°C，向相蜗内加入剩余的石墨，于功率80KW 下精炼20~30min。
[0022] 步骤(3)升溫至侣、铁全部烙化后，再揽拌3~5min。
[0023] 步骤(4)升溫至儀棚合金全部烙化后，再揽拌3~5min。
[0024] 加入侣、铁、儀棚合金时的真空度含O.lPa。棚应在烙炼后期，出钢诱注之前加入。 侣、铁加入量大时，应分两批或多批加入，一般侣为3wt. %左右时，铁为3wt. %左右时，两次 加入即可。如果更多的侣铁含量时应考虑更多次地加入。
[0025] 步骤(5)降溫进行冷冻金属烙液可W采用停电后，自然降溫的形式，也可W采用其 他降溫形式。本发明优选停电自然降溫的形式。
[0026] 本发明的有益效果如下：
[0027] 本发明采用二次加碳深脱氧工艺，在开始高溫合金冶炼前加入占合金总含碳量的 二分之一的石墨，石墨加在相蜗的底部。待金属全部烙化后升到一定溫度，进行二次加碳操 作进一步进行深脱氧；同时，通过控制侣、铁、棚加入时机及溫度，使得合金的化学成分更加 均匀，低烙点元素烧损及挥发少;冷冻金属烙液使得在金属烙液降溫凝固的过程中，溶解在 金属烙液中的有害气体上浮，利用真空炉冶炼产生的负压差将有害气体进一步除去;采用 陶瓷过滤器过滤后，进一步纯净金属烙液，从而得到高质量的高溫合金，也保证最大限度的 降低高溫合金中〇，N，H有害气体的含量和低烙点有害杂质的含量，达到纯净合金烙液，减少 合金元素的偏析，保证合金性能的目的。本发明提高了高溫合金的持久性能和室溫拉伸性 能，合金的综合力学性能及合金的质量均达到国内外优质合金的水平。
【具体实施方式】
[0028] W下结合实施例对本发明做进一步描述。
[00巧]实施例1
[0030]按照K4648合金的标准采用本发明的真空冶炼方法进行生产，其化学成分如表1所 示，性能参数如表2所示。
[0031] W200Kg真空炉为例，本发明的真空冶炼方法如下：
[0032] (1)第一步碳脱氧：
[0033] 将占高溫合金总含碳质量50%的石墨加入到真空炉相蜗内，置于相蜗最底部，向 真空炉相蜗内加入除侣、铁、棚、儀之外的高溫合金中的所有元素进行冶炼;石墨为光谱石 墨电极破碎至2~5mm的颗粒;冶炼溫度1570± 10°C，冶炼时间25min;
[0034] (2)第二步碳脱氧：
[00巧]溫度升至1580±10°C，向相蜗内加入剩余的石墨，于功率80KW下精炼25min，之后 降溫；
[0036] (3)加入侣、铁：
[0037] 降溫至1380±10°C，向其中加入侣、铁，升溫至侣、铁全部烙化，再揽拌5min;
[0038] (4)加入儀棚合金：
[0039] 保持溫度1420±10°C，向其中加入儀棚合金，升溫至儀棚合金烙化，再揽拌3min， 得到金属烙液；